高中物理新教材人教版必修第三册课后练习 12.3　实验：电池电动势和内阻的测量 Word版含解析

一、单项选择题(每小题7分，共35分)
1．在“测定电源电动势和内阻”的实验中，为使实验效果明显且不损坏仪器，应选择下列哪种电源较好(　A　)
A．内阻较大的普通干电池
B．内阻较小的普通蓄电池
C．小型交流发电机
D．小型直流发电机
解析：为了使电路中路端电压变化比较明显，应使用内阻较大的干电池．
2．如图所示是利用电压表和电流表测定a、b两节电池的电动势和内阻实验时作出的U－I图线，由图线可知(　A　)
A．Ea＞Eb，ra＞rb
B．Ea＞Eb，ra＜rb
C．Ea＜Eb，ra＞rb
D．Ea＜Eb，ra＜rb
解析：图线与U轴的交点表示电动势，故Ea＞Eb，图线斜率的绝对值表示电源内阻，即ra＞rb，故A正确．
3.如图所示，用一只电流表和两个定值电阻测定电源电动势和内电阻的实验中，由于未考虑电流表的内阻，其测量值E和r与真实值E0和r0相比较，正确的是(　C　)
A．E＝E0，r＝r0
B．E＞E0，r＜r0
C．E＝E0，r＞r0
D．E＞E0，r＞r0
解析：不考虑电流表的内阻RA时，由闭合电路欧姆定律分别得
解得：r＝，E＝.
考虑电流表内阻RA时，由闭合电路欧姆定律分别得
解得：r0＝－RA，E0＝.
4．如图所示是甲、乙、丙三位同学设计的测量电池的电动势和内电阻的电路．电路中R1、R2为已知阻值的电阻．下列说法中正确的是(　D　)
A．只有甲同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻
B．只有乙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻
C．只有丙同学设计的电路能测出电池的电动势和内电阻
D．三位同学设计的电路都能测出电池的电动势和内电阻
解析：图甲中可用E＝I1(r＋R1)、E＝I2(r＋R2)求得电源的电动势和内电阻，图乙中可用E＝U1＋r、E＝U2＋r求得电源的电动势和内电阻，而图丙中可用E＝U1＋I1r、E＝U2＋I2r求得电源的电动势和内电阻，故三位同学设计的电路都能测出电源的电动势和内电阻，故D正确．
5．某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20
Ω，连接电路的实物图如图所示．下列对该学生接线中错误和不规范的做法判断正确的是(　B　)
①滑动变阻器不起变阻作用　②电流表接线有错　③电压表量程选用不当　④电压表接线不妥
A．①②③　　B．①②④　　C．①③④　　D．②③④
解析：①由电路图可知，滑动变阻器同时接下面两个接线柱，滑动变阻器被接成了定值电阻，不起变阻作用，故①正确；②由电路图可知，电流表正负接线柱接反了，电流表接线错误，故②正确；③由电路图可知，电压表选3
V量程，电压表量程选择正确，故③错误；④电压表直接接在电源上，开关不能控制电压表与电源断开，电压表接线错误，故④正确．故选B.
二、多项选择题(每小题10分，共30分)
6．下图是根据某次实验记录数据画出的U—I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是(　AD　)
A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E＝3
V
B．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6
A
C．根据r＝，计算出待测电源内阻为5
Ω
D．根据r＝||，计算出待测电源内阻为1
Ω
解析：在U—I图象中，在U轴的截距表示电路中电流为零时的路端电压，即电源电动势，故选项A正确；U—I图象中在电流轴上的截距不一定为短路电流，要注意坐标原点是否为(0,0)，即是否路端电压为零，故选项B、C错误；图线的斜率的绝对值为该电源的内阻，故选项D正确．
7.用如图测电源的电动势和内电阻，关于误差的说法正确的是(　BD　)
A．由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值
B．由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值
C．测出的电动势等于真实值
D．测出的电动势比真实值小
解析：由题图可得，电压表测路端电压，但由于电压表的分流作用，使电流表的测量值小于真实值；实验误差是由于电压表的分流造成的；当外电路短路时，电压表不分流，故短路电流相同；而测量的电流值要小于真实值；故作出测量值和真实值的图象如图所示，
由题图可知，伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法，由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U－I图象如图所示，由图象可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，故B、D正确，A、C错误．
8．某同学欲采用如图所示的电路完成相关实验．图中电流表?的量程为0.6
A，内阻约0.1
Ω；电压表的量程为3
V，内阻约6
kΩ；?为小量程电流表；电源电动势约3
V，内阻较小，下列电路中正确的是(　AB　)
解析：A.待测电阻丝的电阻与电流表内阻相当，远小于电压表内阻，该待测电阻属于小电阻，电流表应用外接法，故A正确；B.电压表测量的是电源两端的电压，电流表应测量通过电源的电流，测的数据偏小，误差形成的原因是电压表的分流作用．在该实验中，电压表内阻非常大，分流很不明显，误差较小，故B正确；C.描绘小灯泡(额定电压为2.5
V)的伏安特性曲线，电流电压要从0测起，滑动变阻器应该用分压式，不能用限流式，故C错误；D.半偏法测量电流表的内阻，最终支路电阻即为电流表的内阻，所以支路的电阻不能用滑动变阻器，应该用电阻箱，故D错误．故选AB.
三、非选择题(共35分)
9．(17分)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内电阻，使用的器材还包括定值电阻(R0＝5
Ω)一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图1所示．
(1)在图2的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接．
(2)请完成下列主要实验步骤：
①检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图3所示，读得电阻值是__20_Ω__；
②将开关S1闭合，开关S2断开，电压表的示数是1.49
V；
③将开关S2__闭合__，电压表的示数是1.16
V；断开开关S1.
(3)使用测得的数据，计算出干电池的内阻是__0.69_Ω__(计算结果保留两位有效数字)．
答案：(1)如图所示
解析：(2)由题图读得电阻箱阻值为R＝20
Ω；
将S1闭合S2断开，
电压表示数为电源电动势E＝1.49
V，
将S2再闭合，
电压表示数为R两端电压．
将电压表视为理想电表，
则干路电流I＝＝
A＝0.058
A
(3)因为I＝，
所以r＝－R0－R＝(－5－20)
Ω≈0.69
Ω.
10．(18分)听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池，他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图1所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻，实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下的表格中．
外电阻R(Ω)
电流I(mA)
电流倒数(mA－1)
9
000
0.050
2
19.92
8
000
0.052
8
18.93
6
000
0.059
4
16.84
5
000
0.063
3
15.80
4
000
0.068
0
14.71
(1)利用图象法处理数据可以减小实验误差．在讨论作图方案时，甲同学认为应作R－I图，而乙同学认为应该作R－图，你认为哪个同学的想法更科学？__乙__(选填“甲”或“乙”)．
(2)按照(1)中你选择的方案，在图2中作出图象．
(3)利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为__0.97__V，内阻为__1.05×104__Ω.
(4)完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是：__电源内阻过大__．
解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，有E＝IR＋Ir，得到R＝E·－r，故电阻R与成线性关系，图象是直线，形象、直观、便于计算．故选乙．
(2)描出各个点后用一条直线连接各个点，如图所示．
(3)由(1)得，纵轴截距表示电池的内电阻，斜率的绝对值表示电动势，则有电池的电动势E＝＝
V≈0.97
V，内阻为r＝10.5×103
Ω＝1.05×104
Ω.
(4)实际电池的内电阻都较小，如干电池、铅蓄电池都不到1
Ω，水果电池电源内阻过大，无实际使用价值．